نانو: تعریفها، کاربردها و اهمیت آن

نانو چيست؟

قرن بیست ویکم، قرن فناوری نانو مهمترین دوران صنعت به شمار می رود. قرن نانو، قرن سلامتی، صرفه جویی و آرامش نامیده می شود. نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است، کوچک شدن یک مقیاس، نانو یک میلیاردم متر است به اندازه ای کوچک که دیده نمی شود اما با تاثیری بسیار بزرگ در زندگی انسان.

در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی وبیولوژیکی تک تک اتم ها، مولکول­ها باخواص توده ماده متفاوت است، نانوذرات درچنین مقیاس و مشخصه های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی درعلوم پزشکی و مهندسی می شوند.

به طورخلاصه نانو تکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی مولکولی و ساخت موادی با خواص کاملا متفاوت درابعاد نانو است.

تاریخچه فناوری نانو

Richard Feynman ، متخصص كوانتوم نظری و دارنده جايزه نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال ۱۹۵۹ با عنوان ” آن پايين فضای بسياری هست “( Ther is plenty of room in the bottom ) به بررسی بعد رشد نيافته علم مواد پرداخت.

فناوری نانو حدود نیم قرن پیش، در دهه های آخر قرن بیستم همراه با توسعه فناوری های نوین تصویربرداری، دستکاری و شبیه سازی ماده در مقیاس اتمی پدید آمده است. نانو در گذشته فیزیک اتمی نامیده می شد، پس از کابردی شدن آن، نام آن نانوشد، به همین دلیل نانو یک علم جدید نیست، اما کاربردی شدن آن زندگی انسان را دگرگون ساخت.

در سال ۱۹۶۶ فيلمی تخيلی با عنوان «سفر دريايی شگفت انگيز» اهالی سينما را به ديدن نمايشی جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی ميهمان كرد. گروهی از پزشكان جسور و زيردريايی پيشرفته شان با شيوه ای اسرارآميز به قدری كوچك شدند كه می توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خونی را در مغزش از بين ببرند كه زندگی او را تهديد میكرد. با گذشت ۴۹ سال از آن زمان، برای ساختن وسايل پيچيده حتی در مقياس های كوچك تر گام های بلندی برداشته شده است. اين امر باعث شده برخی افراد باور كنند كه چنين دخالت هايی در پزشكی امكان پذير است و روبات های بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ های هر كسی سفر كنند.

تعريف فناوری نانو:

تعريف بنياد ملی آمريكا از فناوری نانو: فناوری نانو، توانمندی توليد مواد، ابزار و سيستمهای جديد در سطح مولكولی و اتمی (۱تا ۱۰۰ نانومتر) است. اين توانمندی با دست كاری در آرايش اتم ها و مولكول ها و بهره گيری از خواصی كه در اين مقياس ظاهر می­شوند، بدست می آيد.

تعریف نانومواد:

اعضای کمیسیون اروپا بعد از یک سال مذاکرات فشرده، تعریف جدید نانومواد را پذیرفتند. بر این اساس، نانو مواد به موادی گفته می شود که سه شرط زیر را داشته باشد:

• یک ماده طبیعی، تصادفی یا تولیدی باشد.
• شامل ذراتی در یکی از سه حالت منفرد (“unbound state”)، توده (aggregate) یا کلوخه (agglomerate) باشد.
• حداقل ۵۰ درصد ذرات دارای یک یا چند بعد خارجی، بین یک یا ۱۰۰ نانومتر باشند.

طبق برنامه‌ریزی انجام شده، این تعریف تا دسامبر ۲۰۱۴ بررسی و آزمایش خواهد شد.

نانوتكنولوژی و كاربردهای آن

علوم و فناوری نانو، عنصری اساسی در درك بهتر طبيعت در دهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ينده، همكاريهای تحقيقاتی ميان‌ رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ايده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تأثيرات و كاربردهای نانوتكنولوژی درتوليد: مواد و محصولات صنعتی، پزشكی و بدن انسان، دوام‌پذيری منابع: كشاورزی، آب، انرژی، مواد و محيط زيست پاك، هوافضا، امنيت ملّی و كاربرد نانوتكنولوژی در صنعت الكترونيك می­باشد.

چرا مقیاس نانو اهمیت دارد؟

نانومتر یک واحد اندازه‌گیری است برابر با ^۹-۱۰ متر و تمام اشیاء و موجوداتی که اندازه آنها در حد ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است را نانومقیاس می­نامند. خواص مواد به دو بخش خواص فیزیکی و خواص شیمیایی تقسیم‌بندی می­شود. تجربه نشان داده ویژگی‌های یک ماده خالص، تا حد قابل قبولی ثابت است و این امر سبب می­شود که ما بتوانیم مواد را از روی خواصشان شناسایی کنیم. اما یافته‌های دانشمندان نشان می‌دهد که یک ماده در اندازه نانومتر ویژگی‌های متفاوتی با ذرات بزرگترخود خواهند داشت. این در حالی است که کوچک‌کردن ذرات، یک تغییر فیزیکی است و ما انتظار داریم که با این تغییر فیزیکی، ویژگی‌های اصلی ماده تغییر نکند.